[发明专利]一种激光辅助正极界面层构筑方法

说明书

本发明涉及一种激光辅助正极界面层构筑方法，通过脉冲激光辐照，使得特定的前驱体溶液在电极表面分解，沉积在电极表面，抑制电解质的分解和界面副反应，提高循环稳定性。其特征在于，通过脉冲激光诱导前驱体溶液中的添加剂分解在正极表面实现正极保护层的构筑。脉冲激光功率为20‑200mJ cmsupgt;‑2/supgt;，其前驱体溶液用量对应电极面积为20μL‑1mL cmsupgt;‑2/supgt;，激光波长为1064cmsupgt;‑1/supgt;。激光加热的局域性可以使得热稳定性较好的添加剂分解在极片表面而不损伤电极结构，实现对电极的保护。本发明用于正极保护层的构筑方法，可以大规模生产且操作简单，价格低廉。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，涉及一种激光辅助正极界面层构筑方法。

背景技术

随着电动汽车的快速发展，续航里程不足渐渐成为制约纯电动汽车向大众普及化的一个重要因素。其中动力电池的能量密度是直接影响电动汽车续航里程的关键所在。在目前的动力电池正极材料体系中，使用高电压正极以提高能量密度逐渐成为行业的发展趋势。例如，三元材料在半电池中的充电上限电压一般为4.3V，部分材料充电截至电压甚至高达4.5V，这已经超出了传统配方电解液的应用范围。由此，高电压正极的应用对电解质体系的抗氧化性提出了更高的要求。

为了减少高电压正极与电解质之间的副反应，提高循环稳定性，在正极与电解质之间构筑界面层是一种有效的策略。例如，Lim等人提出，通过液相化学反应将无定形的Li-Zr-O保护层均匀的包覆在高镍三元正极颗粒表面，可以提高材料的循环稳定性和可逆容量，降低不可逆的副反应。(Lim,Y.J.et al.Electrochimica Acta 282,311–316(2018))但是传统的固相或者液相包覆方法需要进行高温加热过程，耗时长，能耗大。

也有研究者认为，正极与电解质之间的副反应不仅发生在活性物质表面，也会在整个正极极片表面发生。但是受限于极片本身的热稳定性，传统的正极包覆方法只能用于活性物质，难以应用于极片上。气相反应方法，如原子层沉积等，可以实现整个电极表面的均匀包覆，(Liang,J.et al.Nano Energy 78,105107(2020))但是其成本高昂，不利于大规模的商业化应用。

对此，我们提出了一种简便的激光诱导成膜策略。通过高能脉冲激光定向诱导特定的前驱体组分在电极表面分解，可在几分钟内形成保护层从而减少电解质体系在高电压下的氧化反应，提高储能体系的能量密度和循环稳定性。该方法简便易用，适用范围广，组分可调，有商业化前景。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种激光辅助正极界面层构筑方法，通过脉冲激光辐照含有添加剂的前驱体溶液，使其在电极表面分解形成保护层。

本发明的目的之一在于提供一种正极界面层构筑方法，可有效提高高电压电池的循环性能，抑制自放电现象；

本发明的目的之二在于提供一种正极极片界面层构筑方法，操作简单，成本低，易实现工业化。

技术方案

一种激光辅助正极界面层构筑方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：配置前驱体溶液，添加剂与溶剂DEC体积之比为2％-30％；

步骤2：向正极极片滴加前驱体溶液；

步骤3：采用脉冲激光辐照极片，激光功率为20-200mJ cm^-2，频率为20-100HZ；

步骤4：使用碳酸二乙酯DEC清洗极片上残留的前驱体溶液；

步骤5：将步骤4得到的极片在60-120℃下真空干燥，完成激光辅助正极界面层构筑，使得电极表面形成保护层。